Номер 2, страница 265 - гдз по физике 8 класс учебник Закирова, Аширов

2. Используя материалы сети Интернет, составьте рекомендации по определению оптической силы рассеивающей линзы.

Рассеивающая линза формирует мнимое, прямое и уменьшенное изображение действительного предмета. Такое изображение нельзя получить на экране, что затрудняет прямое измерение ее фокусного расстояния и, следовательно, оптической силы. Для определения оптической силы рассеивающей линзы ($D_р$) используют косвенные методы, как правило, с применением вспомогательной собирающей линзы ($Л_с$). Ниже приведены рекомендации по определению $D_р$ двумя распространенными лабораторными способами.

Метод 1: Метод сложения линз

Этот метод основан на том, что оптическая сила системы тонких линз, расположенных вплотную друг к другу, равна алгебраической сумме их оптических сил. Если взять достаточно сильную собирающую линзу, то система из собирающей и рассеивающей линз будет действовать как единая собирающая линза, и ее оптическую силу можно будет измерить стандартным способом.

Оборудование:

Оптическая скамья, исследуемая рассеивающая линза ($Л_р$), вспомогательная собирающая линза ($Л_с$) с оптической силой, большей по модулю, чем у рассеивающей ($|D_с| > |D_р|$), экран, источник света (предмет).

Порядок выполнения:

1. Определите оптическую силу собирающей линзы $D_с$. Для этого получите на экране четкое изображение очень удаленного источника света (например, окна или лампы в дальнем конце коридора). Расстояние от центра линзы до экрана будет равно ее фокусному расстоянию $F_с$. Вычислите оптическую силу по формуле $D_с = 1 / F_с$. Важно: все расстояния для расчета оптической силы необходимо переводить в метры (м).

2. Сложите собирающую и рассеивающую линзы вплотную, чтобы их оптические центры практически совпадали. Теперь они представляют собой единую оптическую систему.

3. Аналогично пункту 1, определите фокусное расстояние $F_{сист}$ получившейся системы линз, получив на экране четкое изображение удаленного предмета.

4. Вычислите оптическую силу системы по формуле $D_{сист} = 1 / F_{сист}$.

Расчеты:

Оптическая сила системы равна сумме оптических сил составляющих ее линз: $D_{сист} = D_с + D_р$. Из этой формулы можно выразить искомую оптическую силу рассеивающей линзы $D_р$.

Ответ: Оптическая сила рассеивающей линзы вычисляется по формуле: $D_р = D_{сист} - D_с$. Поскольку линза является рассеивающей, полученное значение $D_р$ должно быть отрицательным.

Метод 2: Метод компенсации (метод мнимого предмета)

Этот метод основан на том, что рассеивающая линза может дать действительное изображение, если предмет для нее является мнимым. Такой мнимый предмет можно создать с помощью вспомогательной собирающей линзы.

Оборудование:

Оптическая скамья, исследуемая рассеивающая линза ($Л_р$), вспомогательная собирающая линза ($Л_с$), экран, источник света (предмет).

Порядок выполнения:

1. Разместите на оптической скамье источник света и собирающую линзу $Л_с$. Перемещая экран, добейтесь получения на нем четкого действительного изображения источника света. Зафиксируйте положение экрана — это точка $S_1$.

2. Не меняя положения источника света и собирающей линзы, поместите между собирающей линзой и точкой $S_1$ исследуемую рассеивающую линзу $Л_р$. Лучи от собирающей линзы, которые ранее сходились в точке $S_1$, теперь будут перехватываться и преломляться рассеивающей линзой. Таким образом, точка $S_1$ становится мнимым предметом для линзы $Л_р$.

3. Передвиньте экран дальше от линз до получения нового четкого изображения. Зафиксируйте новое положение экрана — это точка $S_2$.

4. Измерьте расстояние от оптического центра рассеивающей линзы $Л_р$ до положения $S_1$ (ее мнимого предмета). Обозначим это расстояние $d$.

5. Измерьте расстояние от оптического центра рассеивающей линзы $Л_р$ до положения $S_2$ (полученного на экране действительного изображения). Обозначим это расстояние $f$.

Расчеты:

Используется формула тонкой линзы: $D = \frac{1}{d_{предм}} + \frac{1}{f_{изобр}}$. В данном опыте предмет для рассеивающей линзы мнимый (лучи сходятся за линзой), поэтому расстояние до предмета по правилу знаков берется со знаком «минус»: $d_{предм} = -d$. Изображение действительное (получено на экране), поэтому расстояние до изображения берется со знаком «плюс»: $f_{изобр} = +f$. Таким образом, формула принимает вид: $D_р = \frac{1}{-d} + \frac{1}{f}$.

Ответ: Оптическая сила рассеивающей линзы вычисляется по формуле: $D_р = \frac{1}{f} - \frac{1}{d}$, где $d$ — расстояние от рассеивающей линзы до ее мнимого предмета (положение $S_1$), а $f$ — расстояние от рассеивающей линзы до полученного действительного изображения (положение $S_2$). В этом опыте всегда $f > d$, поэтому результат для $D_р$ будет отрицательным.